ഗ്രാഫൈറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റ് എന്താണ്?

ഗ്രാഫൈറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റ്ഇന്ധന സെല്ലുകൾ, ഇലക്ട്രോലൈസറുകൾ തുടങ്ങിയ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഉപകരണങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു പ്രധാന ഘടകമാണ്, സാധാരണയായി ഉയർന്ന പരിശുദ്ധിയുള്ള ഗ്രാഫൈറ്റ് വസ്തുക്കൾ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ചതാണ്. ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളിൽ ഇത് ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നു, പ്രധാനമായും വൈദ്യുതധാര നടത്താനും, പ്രതിപ്രവർത്തന വാതകങ്ങൾ (ഹൈഡ്രജൻ, ഓക്സിജൻ പോലുള്ളവ) വിതരണം ചെയ്യാനും, പ്രതിപ്രവർത്തന മേഖലകൾ വേർതിരിക്കാനും ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു. അതിന്റെ രണ്ട് വശങ്ങളും അടുത്തുള്ള ഒറ്റ സെല്ലുകളുടെ ആനോഡും കാഥോഡും തമ്മിൽ ബന്ധപ്പെടുകയും ഒരു "ബൈപോളാർ" ഘടന രൂപപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നതിനാൽ (ഒരു വശം ആനോഡ് ഫ്ലോ ഫീൽഡും മറുവശം കാഥോഡ് ഫ്ലോ ഫീൽഡുമാണ്), ഇതിനെ ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

ഗ്രാഫൈറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റിന്റെ ഘടന

ഗ്രാഫൈറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകളിൽ സാധാരണയായി ഇനിപ്പറയുന്ന ഭാഗങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു:
1. ഫ്ലോ ഫീൽഡ്: ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റിന്റെ ഉപരിതലം സങ്കീർണ്ണമായ ഒരു ഫ്ലോ ഫീൽഡ് ഘടനയോടെ രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌തിരിക്കുന്നു, ഇത് പ്രതിപ്രവർത്തന വാതകം (ഹൈഡ്രജൻ, ഓക്സിജൻ അല്ലെങ്കിൽ വായു പോലുള്ളവ) തുല്യമായി വിതരണം ചെയ്യുന്നതിനും ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന ജലം പുറന്തള്ളുന്നതിനുമാണ്.

2. ചാലക പാളി: ഗ്രാഫൈറ്റ് വസ്തുക്കൾക്ക് തന്നെ നല്ല ചാലകതയുണ്ട്, കൂടാതെ വൈദ്യുത പ്രവാഹം കാര്യക്ഷമമായി നടത്താനും കഴിയും.

3. സീലിംഗ് ഏരിയ: ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകളുടെ അരികുകൾ സാധാരണയായി വാതക ചോർച്ചയും ദ്രാവക കടന്നുകയറ്റവും തടയുന്നതിനായി സീലിംഗ് ഘടനകളോടെയാണ് രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്.

4. കൂളിംഗ് ചാനലുകൾ (ഓപ്ഷണൽ): ചില ഉയർന്ന പ്രകടന ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ, ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രവർത്തന താപനില നിയന്ത്രിക്കുന്നതിന് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകൾക്കുള്ളിൽ കൂളിംഗ് ചാനലുകൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തേക്കാം.

ഗ്രാഫൈറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകളുടെ പ്രവർത്തനങ്ങൾ

1. ചാലക പ്രവർത്തനം:

ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഉപകരണങ്ങളുടെ ഇലക്ട്രോഡ് എന്ന നിലയിൽ, വൈദ്യുതോർജ്ജത്തിന്റെ കാര്യക്ഷമമായ ഉത്പാദനം ഉറപ്പാക്കാൻ വൈദ്യുതധാര ശേഖരിക്കുന്നതിനും നടത്തുന്നതിനും ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റ് ഉത്തരവാദിയാണ്.
2. വാതക വിതരണം:

ഫ്ലോ ചാനൽ രൂപകൽപ്പനയിലൂടെ, ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റ് പ്രതിപ്രവർത്തന വാതകത്തെ കാറ്റലിസ്റ്റ് പാളിയിലേക്ക് തുല്യമായി വിതരണം ചെയ്യുന്നു, ഇത് ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തെ പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നു.
3. പ്രതികരണ മേഖലകളെ വേർതിരിക്കുന്നു:

ഒരു ഇന്ധന സെല്ലിലോ ഇലക്ട്രോലൈസറിലോ, ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകൾ ആനോഡ്, കാഥോഡ് പ്രദേശങ്ങളെ വേർതിരിക്കുന്നു, അങ്ങനെ വാതകങ്ങൾ കൂടിച്ചേരുന്നത് തടയുന്നു.
4. താപ വിസർജ്ജനവും ഡ്രെയിനേജും:

ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രവർത്തന താപനില നിയന്ത്രിക്കുന്നതിനും പ്രതിപ്രവർത്തനം മൂലമുണ്ടാകുന്ന വെള്ളമോ മറ്റ് ഉപോൽപ്പന്നങ്ങളോ പുറന്തള്ളുന്നതിനും ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകൾ സഹായിക്കുന്നു.
5. മെക്കാനിക്കൽ പിന്തുണ:

ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകൾ മെംബ്രൻ ഇലക്ട്രോഡിന് ഘടനാപരമായ പിന്തുണ നൽകുന്നു, ഇത് ഉപകരണങ്ങളുടെ സ്ഥിരതയും ഈടുതലും ഉറപ്പാക്കുന്നു.

ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റ് മെറ്റീരിയലായി ഗ്രാഫൈറ്റ് തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നത് എന്തുകൊണ്ട്?

ഗ്രാഫൈറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകളുടെ ഭൗതിക ഗുണങ്ങൾ
●ഉയർന്ന ചാലകത:

ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെ ബൾക്ക് റെസിസ്റ്റിവിറ്റി 10-15μΩ.cm വരെ കുറവാണ് (100-200 μΩ·cm നേക്കാൾ നല്ലത്)ലോഹ ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റ്) .

●നാശന പ്രതിരോധം:

ഇന്ധന സെല്ലുകളുടെ അസിഡിക് അന്തരീക്ഷത്തിൽ (pH 2-3) ഏതാണ്ട് നാശമില്ല, കൂടാതെ സേവന ജീവിതം 20,000 മണിക്കൂറിൽ കൂടുതൽ എത്താം.

●ഭാരം കുറഞ്ഞത്:

സാന്ദ്രത ഏകദേശം 1.8 g/cm3 ആണ് (ലോഹ ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റിന് 7-8 g/cm3), ഇത് വാഹന പ്രയോഗങ്ങളിൽ ഭാരം കുറയ്ക്കുന്നതിന് ഗുണം ചെയ്യും.

●ഗ്യാസ് തടസ്സ സ്വഭാവം:

ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെ സാന്ദ്രമായ ഘടന ഹൈഡ്രജൻ നുഴഞ്ഞുകയറ്റം ഫലപ്രദമായി തടയുകയും ഉയർന്ന സുരക്ഷ നൽകുകയും ചെയ്യുന്നു.

●എളുപ്പത്തിലുള്ള പ്രോസസ്സിംഗ്:

ഗ്രാഫൈറ്റ് മെറ്റീരിയൽ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യാൻ എളുപ്പമാണ്, ആവശ്യങ്ങൾക്കനുസരിച്ച് സങ്കീർണ്ണമായ ഫ്ലോ ചാനൽ ഡിസൈനുകളും വലുപ്പങ്ങളും ഇഷ്ടാനുസൃതമാക്കാനും കഴിയും.

ഗ്രാഫൈറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകൾ എങ്ങനെയാണ് നിർമ്മിക്കുന്നത്?

ഉൽ‌പാദന പ്രക്രിയഗ്രാഫൈറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റ്ഇനിപ്പറയുന്നവ ഉൾപ്പെടുന്നു:
●അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ തയ്യാറാക്കൽ:

ഉയർന്ന ശുദ്ധത (> 99.9%) പ്രകൃതിദത്ത ഗ്രാഫൈറ്റ് അല്ലെങ്കിൽ കൃത്രിമ ഗ്രാഫൈറ്റ് പൊടി ഉപയോഗിക്കുക.

മെക്കാനിക്കൽ ശക്തി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ഒരു ബൈൻഡറായി റെസിൻ (ഫിനോളിക് റെസിൻ പോലുള്ളവ) ചേർക്കുക.

●കംപ്രഷൻ മോൾഡിംഗ്:

മിശ്രിത വസ്തു ഒരു അച്ചിലേക്ക് കുത്തിവയ്ക്കുകയും ഉയർന്ന താപനിലയിലും (200-300℃) ഉയർന്ന മർദ്ദത്തിലും (>100 MPa) അമർത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.

●ഗ്രാഫിറ്റൈസേഷൻ ചികിത്സ:

ഒരു നിഷ്ക്രിയ അന്തരീക്ഷത്തിൽ 2500-3000℃ വരെ ചൂടാക്കുന്നത് കാർബൺ ഇതര മൂലകങ്ങൾ ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടുകയും സാന്ദ്രമായ ഒരു ഗ്രാഫൈറ്റ് ഘടന രൂപപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.

●റണ്ണർ പ്രോസസ്സിംഗ്:

സി‌എൻ‌സി മെഷീനുകളോ ലേസറുകളോ ഉപയോഗിച്ച് സർപ്പന്റൈൻ, സമാന്തര അല്ലെങ്കിൽ ഇന്റർഡിജിറ്റേറ്റഡ് ചാനലുകൾ (ആഴം 0.5-1 മിമി) കൊത്തിയെടുത്തെടുക്കുക.

●ഉപരിതല ചികിത്സ:

റെസിൻ അല്ലെങ്കിൽ ലോഹം (സ്വർണ്ണം, ടൈറ്റാനിയം പോലുള്ളവ) പൂശിയത് ഉപയോഗിച്ച് ഇംപ്രെഗ്നേഷൻ ചെയ്യുന്നത് സമ്പർക്ക പ്രതിരോധം കുറയ്ക്കുകയും വസ്ത്രധാരണ പ്രതിരോധം മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.

ഗ്രാഫൈറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകളുടെ പ്രയോഗങ്ങൾ എന്തൊക്കെയാണ്?

1. ഇന്ധന സെൽ:

- പ്രോട്ടോൺ എക്സ്ചേഞ്ച് മെംബ്രൻ ഇന്ധന സെൽ (PEMFC)

- സോളിഡ് ഓക്സൈഡ് ഇന്ധന സെൽ (SOFC)

- ഡയറക്ട് മെഥനോൾ ഫ്യൂവൽ സെൽ (DMFC)

2. ഇലക്ട്രോലൈസർ:

- ജല വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണം വഴി ഹൈഡ്രജൻ ഉത്പാദനം

- ക്ലോർ-ആൽക്കലി വ്യവസായം

3. ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​സംവിധാനം:

- ഫ്ലോ ബാറ്ററി

4. രാസ വ്യവസായം:

- ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ റിയാക്ടർ

5. ലബോറട്ടറി ഗവേഷണം:

- ഇന്ധന സെല്ലുകളുടെയും ഇലക്ട്രോലൈസറുകളുടെയും പ്രോട്ടോടൈപ്പ് വികസനവും പരിശോധനയും

സംഗ്രഹിക്കുക

ഗ്രാഫൈറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകൾഇന്ധന സെല്ലുകൾ, ഇലക്ട്രോലൈസറുകൾ തുടങ്ങിയ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രധാന ഘടകങ്ങളാണ്, കൂടാതെ ചാലകത, വാതക വിതരണം, പ്രതിപ്രവർത്തന മേഖലകളുടെ വേർതിരിവ് തുടങ്ങിയ ഒന്നിലധികം പ്രവർത്തനങ്ങൾ ചെയ്യുന്നു. ശുദ്ധമായ ഊർജ്ജ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വികാസത്തോടെ, പുതിയ ഊർജ്ജ വാഹനങ്ങൾ, ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​സംവിധാനങ്ങൾ, കെമിക്കൽ ഹൈഡ്രജൻ ഉത്പാദനം, മറ്റ് മേഖലകൾ എന്നിവയിൽ ഗ്രാഫൈറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകൾ കൂടുതലായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.